本文來自微信公眾號“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/梁浩斌。
最近有博主爆料稱，小米14 Ultra正在測試單點超聲波指紋的方案，并積極驗證中，同時還準備了雙供應商的方案。目前市面上智能手機鎖采用的超聲波指紋識別技術供應商幾乎都是高通，外界猜測這個新的供應商很可能是匯頂科技。
在更早之前也有產(chǎn)業(yè)鏈消息稱，匯頂超聲波屏下指紋已經(jīng)有多家國內(nèi)手機廠商正在接觸。這或許意味著屏下指紋識別的技術路線上，超聲波將成為最后的贏家，而國內(nèi)供應商的突破，也將加速推動超聲波屏下指紋在智能手機上的普及。
超聲波指紋的發(fā)展并不是一帆風順
2015年，高通發(fā)布了一款指紋識別技術Snapdragon Sense ID，與當時智能手機上常見的電容式指紋識別不同的是，高通采用了超聲波技術來掃描指紋信息。
由于超聲波對金屬、玻璃等材料的穿透性較好，甚至可以穿透皮膚獲取到指紋的3D特征，手指上的污漬不容易干擾指紋采樣，同時3D特征的加入也讓指紋識別更加“安全”。因此作為最早推出的屏下指紋技術方案，超聲波也被寄予厚望。
然而其中還有很多因素影響，直到四年后的2019年，三星S10系列才首發(fā)搭載了高通的超聲波屏下指紋技術。
而在這期間，光學屏下指紋技術發(fā)展迅速，在2018年1月，全球第一款商用的屏下指紋手機vivo X20 Plus就已經(jīng)推出。這款手機搭載了來自Synaptics的光學指紋方案，原理較為簡單，在屏幕面板上對屏下指紋CMOS傳感器的位置上增加一個區(qū)域的透光率，然后通過屏下指紋模組或是OLED面板在該區(qū)域發(fā)出強光，CMOS傳感器獲得從手指上反射回來的指紋圖像數(shù)據(jù)，通過與之前錄入的數(shù)據(jù)對比來進行身份識別。
從原理上看，有點像是給指紋拍一張照片來進行識別。事實上，后來在一些成本較低的屏下指紋方案中，還采用到了短焦鏡頭來獲取指紋信息。
光學屏下指紋方案成本有較大優(yōu)勢，迅速占領了智能手機市場。但體驗上看，由于在檢測時屏幕需要將指紋識別區(qū)域點亮，亮度較高，在暗光或夜晚解鎖時用戶體驗較差。同時因為光學屏下指紋是獲取指紋的2D圖像數(shù)據(jù)，因此屏幕玻璃或手指上的污漬、水都會對指紋識別造成影響。
而超聲波指紋方面，在首發(fā)這項技術的三星S10上就遭遇了大面積的安全事故。在2019年11月，海內(nèi)外多家支付平臺，包括國內(nèi)的微信、支付寶、中國銀行，英國的NatWest和Nationwide Building Society銀行等，都關閉了三星采用超聲波屏下指紋技術設備的指紋登錄功能，甚至有海外金融機構對三星S10、Note 10用戶下架了APP。
原因是當時有海外用戶發(fā)現(xiàn)，在給手機裝上全包的透明硅膠保護套再錄入指紋后，任何人的手指都能夠解鎖手機，甚至可以進入銀行APP登錄機主賬戶。當然三星也迅速回應了，立即發(fā)布了一則聲明，對目前出現(xiàn)的情況表示歉意，并已經(jīng)意識到指紋識別上存在的問題，將在近期通過軟件補丁的方式解決問題。
當時有分析稱，這是由于硅膠類材料擁有很高的聲衰減性，使得超聲波難以穿透，導致可能會錄入到硅膠的紋理，并且超聲波指紋對于貼膜的要求極高，貼膜與屏幕之間的氣隙也會對指紋識別產(chǎn)生影響。
然而問題并沒有解決，后來有更多的用戶發(fā)布視頻復現(xiàn)，在正常錄入指紋信息后，隔著硅膠保護套任何人的手指都能夠解鎖手機。自此，超聲波指紋的安全性就一直被質(zhì)疑。
2021年推出的魅族18也采用了高通的屏下指紋技術，在小編的使用過程中其實也遇到過指紋解鎖失效的情況，也就是在正常錄入指紋的情況下，通過特定角度的滑動，任何導電的問題都能夠解鎖指紋。
不過隨著近幾年的發(fā)展，高通也推出了第二代的屏下指紋技術，識別面積更大、識別速度更快、更安全等，在后續(xù)多家國內(nèi)手機廠商的應用中，也沒有再出現(xiàn)大規(guī)模的安全性問題。
超聲波指紋方案難點
超聲波指紋識別的核心在于換能器，超聲波指紋識別方案所使用的換能器，一般是采用MEMS器件，通過薄膜等振動來發(fā)生超聲波。該MEMS期間通過晶圓級封裝與CMOS ASIC電路進行整合，就能夠通過一片很薄的模塊實現(xiàn)超聲波發(fā)生、信號接收等功能。
高通的第一代超聲波指紋就采用了上述的結構。當然，也有一種被稱為PMUT（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer壓電MEMS超聲換能器），通過壓電材料的正逆壓電效應使壓電薄膜振動，從而發(fā)射或者接收超聲波信號。
PMUT的特別之處在于當PMUT用于發(fā)射超聲波時，它是一個執(zhí)行器；當PMUT用于接收超聲波時，它是一個傳感器，也就是說單一器件就能夠完成發(fā)射和接收兩項工作。不過由于成本較高，要進入到手機屏下指紋領域可能還需要一段時間。
小結
雖然目前匯頂還未公布其超聲波指紋技術的細節(jié)，但相信國產(chǎn)廠商的入局，會加速推動超聲波指紋在智能手機上的廣泛應用，為消費者帶來更好的使用體驗。
